方波泵浦多次调q产生可调串脉冲的激光装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置及方法。
【背景技术】
[0002]包含一定数量激光脉冲的激光串脉冲在离子体诊断和脉冲激光照明等领域有广泛应用，离子体诊断和脉冲激光照明这两种应用要求激光脉冲间隔为100微秒-300微秒之间可调，而，目前使用的激光器采用的是栗浦脉冲和调Q脉冲一一对应的方法来产生激光串脉冲，这种方法存在的缺陷:如果调节激光串脉冲中的脉冲个数及脉冲间隔，将会使激光器的输出参数变化，甚至会导致激光器内部光学元器件损伤。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明所述方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置，在所述激光装置的激光光束传播方向同轴顺次设置全反射镜、调Q晶体、四分之一波片、偏振片、栗浦装置和输出镜。
[0005]优选地，所述装置还包括与所述调Q晶体连接的调Q电路，所述调Q电路在谐振腔外靠近所述调Q晶体的位置固定。
[0006]优选地，所述全反射镜朝向所述调Q装置的一侧镀全反射膜。
[0007]优选地，所述栗浦装置包括栗浦源和激光晶体，所述栗浦源包括栗浦腔和固定在所述栗浦腔中的脉冲氙灯或激光二极管，所述激光晶体固定在所述栗浦腔上，所述激光晶体的轴向方向与所述激光光束传播方向相同。
[0008]本发明基于所述方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置实现方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光方法，其特征在于，该方法包括:
[0009]全反射镜和输出镜组成谐振腔；
[0010]设置调Q电路向调Q晶体加电压的时间间隔t和加电压的次数m;
[0011]栗浦源开始工作，在栗浦装置中的激光晶体中积累高能级电子，无激光脉冲输出，在高能级电子积累量达到预设值时，开始向调Q晶体加电压，谐振腔内形成激光振荡，使积累的高能级电子向低能级跃迀并释放光子，输出第一个激光脉冲；
[0012]从第一个激光脉冲输出开始，每隔时间间隔t之后输出一个激光脉冲，形成激光脉冲串，直到栗浦源停止工作为止。
[0013]优选地，在栗浦源形成的栗浦脉冲持续时间内，可任意调节加电压的时间间隔t和加电压的次数M，所述加电压次数m与输出的脉冲串中的激光脉冲个数相同，相邻两个激光脉冲之间的脉冲间隔与一一对应的相邻两次加电压的时间间隔t相同；
[0014]所述栗浦源形成的栗浦脉冲为长脉冲方波栗浦。
[0015]优选地，调Q电路向调Q晶体加电压的加电压时间的量级为IO—9S。
[0016]优选地，第一激光脉冲信号输出，具体为:
[0017]SI，栗浦源开始工作；
[0018]S2，不向调Q晶体加电压，栗浦装置中产生的光子依次经过偏振片、四分之一波片、调Q晶体后，被全反射镜反射沿原路返回后在依次经过调Q晶体和四分之一波片，被偏振片反射出谐振腔;无激光脉冲输出；
[0019]S3，激光晶体不断积累高能级电子直至高能级电子的积累量达到预设值，调Q电路开始向调Q晶体施加电压，使从栗浦装置中发射出来的自发辐射光子在相位变化量为2π后进入激光晶体，诱使高能级电子向低能级跃迀并释放光子，光子数急剧增多，经过谐振腔反馈，光子在激光晶体中往返几次，从栗浦源开始发光到自发辐射光子进入激光晶体这段时间跃迀到上能级的电子全部都会跃迀到下能级并释放出相对应数量的光子，形成一个激光巨脉冲并输出；
[0020]S4，调Q电路停止向调Q晶体施加电压，重复S2-S3;相邻两次加电压的时间间隔t相等。
[0021]优选地，在栗浦源的发光的脉冲宽度内，调Q电路向调Q晶体加电压的时间间隔t和加电压的次数M可调。
[0022]优选地，调Q电路向调Q晶体加的电压为高压。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]在栗浦源的栗浦光脉冲持续时间较长且在栗浦时间内的栗浦光的强度一致，调Q电路以一定时间间隔给调Q晶体加一定数量的高压脉冲，实现输出一个激光脉冲串；本发明所述方法通过调节调Q高压脉冲的个数及调Q高压脉冲之间的时间间隔，生成脉冲个数、脉冲间隔均可连续调节的激光串脉冲，由于所有调Q高压都包含在栗浦脉冲的持续时间之内，所以在改变激光串脉冲的脉冲个数及脉冲之间间隔时不会改变激光晶体中的热效应，进而保持激光器输出参数的稳定并避免激光器光学元器件的损伤。
[0025]通过本发明实现了用长脉冲方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲激光，防止因改变激光串脉冲中的脉冲个数及脉冲间隔使激光晶体热效应发生变化，而导致激光器输出参数改变及激光器光学元器件损伤。在栗浦脉冲持续时间内通过调节调Q信号的个数及调Q信号之间的时间间隔，实现调节激光脉冲串当中所包含的激光脉冲个数以及激光脉冲之间的时间间隔，由于所有的调Q脉冲都出现在栗浦源发光脉冲持续时间之内，所以脉冲串中的脉冲个数及脉冲时间间隔变化都不会使激光晶体内热效应的变化，从而保证激光器输出指标的稳定以及激光器元器件的安全。
【附图说明】
[0026]图1是方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置结构示意图；
[0027]图2是方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲谐振腔的时序关系图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]本发明的核心:在栗浦源的栗浦光脉冲持续时间较长且在栗浦时间内的栗浦光的强度一致，调Q电路以一定时间间隔给调Q晶体加一定数量的高压脉冲，实现输出一个激光脉冲串，本发明所述方法通过调节调Q高压脉冲的个数及调Q高压脉冲之间的时间间隔，生成脉冲个数、脉冲间隔均可连续调节的激光串脉冲，由于所有调Q高压都包含在栗浦脉冲的持续时间之内，所以在改变激光串脉冲的脉冲个数及脉冲之间间隔时不会改变激光晶体中的热效应，进而保持激光器输出参数的稳定并避免激光器光学元器件的损伤。
[0030]实施例:
[0031]参照图1，方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置，在所述激光装置的激光光束传播方向同轴顺次设置全反射镜1、调Q晶体2、四分之一波片3、偏振片4、栗浦装置5和输出镜6。
[0032]所述装置还包括与所述调Q晶体2连接的调Q电路7，所述调Q电路7靠近所述激光光束传播方向设置。所述全反射镜I朝向所述调Q装置的一侧镀全反射膜。
[0033]所述栗浦装置包括栗浦源和激光晶体，所述栗浦源包括栗浦腔和固定在所述栗浦腔中的脉冲氙灯或激光二极管，所述激光晶体固定在所述栗浦腔上，所述激光晶体的轴向方向与所述激光光束传播方向相同。
[0034]附图1中元器件I和元器件6构成激光器的谐振腔，其作用是为激光晶体内的增益粒子内部能级跃迀发生受激辐射提供反馈，并对光子特性进行筛选;附图1中元器件5为栗浦腔，由栗浦源和激光晶体组成，激光晶体中的增益粒子为产生激光提供必要的能级结构，栗浦源为增益粒子发生能级跃迀提供能量;附图中的元器件4为偏振片，其作用是对谐振腔内传输的光子的偏振态进行筛选;附图1中的元器件3为1/4波片，其作用是使通过的光子发生相位改变，相位改变量因I /4波片的晶轴方向和光子偏振态方向的夹角而改变，在本发明中，光子每次通过1/4波片相位该变量为Jr/2;附图1中的元器件2为调Q晶体，元器件7为调Q电路，调Q晶体的特性是，如果调Q电路对调Q晶体加相应的电压，调Q晶体会发生电光效应，使通过的光子发生相位改变，相位的改变量与调Q晶体的特性及调Q电路加在调Q晶体上的电压有关，本发明中调Q电路给调Q晶体加电压后使通过调Q晶体的光子的相位改变V2。
[0035]附图1中的元器件3，即1/4波片是激光器中一个重要部件，但不是必要的，如果将1/4波片取消，同时使调Q电路一直给调Q晶体加电压，在想让激光器输出激光的时候撤掉电压，就可以在激光器谐振腔内形成激光振荡，输出激光，但如果长时间这样使用会对调Q晶体产生不好的效果，所以大都不采用这种操作方式。
[0036]基于所述方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光装置实现方波栗浦多次调Q产生可调串脉冲的激光方法，该方法包括:
[0037]全反射镜和输出镜组成谐振腔；
[0038]设置调Q电路向调Q晶体加电压的时间间隔t和加电压的次数M;
[0039]栗浦源开始工作，在栗浦装置中的激光晶体中积累高能级电子，无激光脉冲输出，在高能级电子积累量达到预设值时，开始向调Q晶体加电压，谐振腔内形成激光振荡，使积累的高能级电子向低能级跃迀并释放光子，输出第一个激光脉冲；
[0040]从第一个激光脉冲输出开始，每隔时间间隔t之后输出一个激光脉冲，形成激光脉冲串，直到栗浦源停